MIMO原理(理解空时编码)

MIMO信道

非MIMO系统用几个频率通过多个信道链接。MIMO信道具有多个链路，工作在相同的频率。该技术的挑战是所有信号路径的分离和均衡。信道模型包括具有直接和间接信道分量的H矩阵。直接分量(例如h11)描述信道平坦度，而间接分量(例如h21)代表信道隔离。发送信号用s代表，接收信号用r代表。时间不变的窄带信道定义为：

了解H对于解码来说是必要的，并通过一个已知的训练序列估计。如果接收器将信道近似值发送到发送器，则可以用来进行预编码。预编码能改善MIMO性能。

香农推出了下列公式，可以计算理论信道容量。

它包括了传输带宽f g和信噪比。大多数信道容量的改善都是基于带宽扩展或者其他调制。这些因素并不能很大地提高频谱效率。MIMO系统的香农容量又决定于天线的数量。M是最小的M T(发送天线的数量)或M R(接收天线的数量)，表示空间信息流的数量。例如，一个2x3的系统只能支持两个空间数据流，这个结果同样适用于2x4的系统。

对于MIMO，下面的公式给出容量的计算方法：

MIMO容量随着天线的数量呈线性增加。不对称的天线星座分布(例如1x2或2x1)被称为接收或发送分集。在这些情况下容量(C Tx/Rx)随天线的数量呈对数形式的增长。

空间复用

通过一个以上的天线发送多组数据流称为空间复用。有两种类型必须考虑。

第一种类型为V-BLAST（Vertical Bell实验室分层空间-时间），它发送空间未编码的数据流，不需要考虑在接收器上对信号进行均衡处理。

第二种类型是通过空间-时间编码实现的。与V-BLAST相比，空间时间编码提供正交编码方式，因此是独立的数据流。V-BLAST方法不能分离数据流，因此会出现多个数据流的干扰(M SI)。这会使传输变得不稳定，而前向错误编码并不总是能解决这个问题。空间-时间编码信

号的检测基于一种简单的线性处理，并获得合理的结果。空间复用的优势是，容量的增加与发送天线的数量线性相关。

空间分集

空间复用可以提供更高的容量，但是信号质量并无改善。空间复用不仅没有提高信号质量，反而使信号质量降低了。空间分集能改善信号质量，并在接收端达到更高的信噪比。特别是在广大的网络区域，空间复用技术达到了自身的极限。网络环境越大，信号强度就必须越高。

分集原理依赖于结构化冗余的传输。这种冗余可以在任何时间，从任何天线、通过任何频率，或者以任何极化方式传输。而目前在MIMO技术中并没有考虑后一种方法。必须考虑两种空间分集：1. Tx分集，一个信号的副本从另外一个天线发送(例如2x1)；2. Rx分集，接收到的信号进行多次评估(例如2x1)。第一种可以与单声道和立体声信号相比。如果是立体声信号，人耳可以感受到更好的声音效果。第二种分集类似于两只耳朵，所听到的效果比单只耳朵更好。

图1：MIMO物理信道的空间-时间编解码

为利用Tx分集，可以采用所谓的Alamouti空间-时间编码(见图3)。它可以获得完全的分集，只使用一个接收天线。通过采用比发送天线更多的接收天线和一种合适的组合算法，可以使用Rx分集。交换组合或最大定量组合是两个算法的例子。如果信道矩阵已知，这些算法与分集类型无关。用于空间分集的接收器算法见图2。通过近场空间复用和远场空间分集，可以实现无线通信系统的最佳性能和覆盖范围。

图2：图2用于空间分集的接收器算法，A和B为相同的信号

空间-时间编码

空间-时间编码改善了性能，并使空间分集可以使用。信号的副本不仅从另外一个天线发送，而且在另外的时间发送。这种延时发送称为延时分集。空间-时间编码结合了空间和时间信号副本，如图3所示。

图3：用于2个Tx天线空间-时间编码的Alamouti空间-时间块编码

信号s1和s2在两个数据链中复用。之后，加入一个信号复制来产生Alamouti空间-时间块编码。

空间-时间编码可以用两种不同的方法设计：1. 空间-时间块编码(STBC)(2个发送天线=Ala mouti编码，见图3)；2. 终态状态机(FSM)产生空间-时间Trellis编码(STTC)。第一种编码是获得空间分集的最简单方法，得到了广泛的应用。目前第二种编码更复杂并且昂贵。对于超过两个天线的情况，图4中列出了几种伪Alamouti编码。

图4：用于超过两个发送天线的复合Alamouti编码

图4中的编码指数首先与天线的数量有关，其次与空间数据流的数量相关。除了S42，这些编码不能获得完全分集，并且四个数据流只能通过空间复用实现，没有任何空间分集。图5中的编码基于实际的空间-时间块编码设计，并产生具有完全空间复用的完全分集。

图5：用于3个Tx天线的空间-时间块编码

这种编码的问题是码率。码率是所使用信号与传输所需要时间的比值。上面的编码具有1/2的码率。

Vahid Tarokh开发了一种优化的空间-时间块编码，用于将码率增加到3/4。这种准正交S TBC(见图6)很有效，但是允许一定的符号间干扰(ISI)。

图6：用于3个Tx天线的优化的空间-时间块编码

尽管存在符号间干扰，误码率(BER)依然在允许范围内。这些编码都不能用来获得像Alamo uti那样的全码率。

空间数据流的数量不能超过现有天线的数量。注意空间分集和空间复用间的折衷对于可靠和强大的MIMO系统很重要。

在某些情况出现宏分集的概念。这种分集可以用在MIMO系统中，但是与这些系统无关。如果终端设备同时连接到多个基站，宏分集用于基站切换处理。用户终端从几个方向接收到相同的信号，并将所有的信号组合起来获得更高的SNR。

天线系统

在增加网络容量上，天线技术很关键。这种技术开始于分扇区天线。这些天线覆盖60或1 20度，作为一个蜂窝运行。在GSM中，采用120度天线容量可以扩大到3倍。自适应天线阵列采用窄波束加强空间复用。智能天线属于自适应天线阵列，但是在智能DoA(到达方向)估计上不同。智能天线独立于任何的支持的反馈，对用户终端是透明的，可以形成特定用户波束。可选的反馈可以降低阵列系统的复杂性。MIMO系统通常需要反馈，并且对用户不是透明的。波束成形是用于创建天线阵列辐射模式的一种方法。它可以用在所有的天线阵列以及MIMO系统。

图7：交换波束形成和自适应波束形成

智能天线被分成下面的两类(图7)：1. 具有有限个固定预定义模式的相位阵列系统(交换波束形成)；2. 具有无数个根据情况实时调整模式的自适应阵列系统(AAS)(自适应波束形成)。交换波束形成器计算DoA，并接通固定的波束。如果用户移动时跨越这些固定的波束，信号抖动会导致中断。换言之，用户只能沿着波束中心才能获得最佳的信号强度。自适应波束成形器解决了这个问题，会根据移动终端实时调整波束。这种系统的复杂性和成本高于第一种类型。

MIMO和OFDM

MIMO可以应用于所有的无线通信技术。然而，MIMO和正交频分复用(OFDM)的结合具有以下优点：1. OFDM适合于无线系统中的多径传播。OFDM帧的长度决定于保护间隙(GI)。这个保护间隙限制最大路径延时，以及与延时相关的网络面积。MIMO也使用多径传播。2. OFDM是一种宽带系统，具有很多窄带子频段。数学MIMO信道模型基于窄带非频率选择性信道。OFDM也支持后者。宽带系统的衰落效应通常只发生在特定的频率，与很少的子频带干扰。数据扩展到所有的频段，因此只有很少的数据位丢失，而这些丢失的数据位可以通过前向纠错(FEC)进行修补。OFDM提供稳固的多径系统，适合于MIMO。同时OFDM 提供高的频谱效率，以及在几个子频段上空间-时间块编码在时域扩展的一定自由度。这就可以基于前面描述的原理得到一个更稳固的系统。

MIMO标准

表1给出了所有当前的MIMO标准以及它们技术的概述。

表1：当前所有的MIMO标准以及它们相应的技术

很明显可以看到，除了3GPP Release 7外，所有的标准都采用OFDM。很明显OFDM的优势可以与MIMO联系起来。

MIMO系统的原理及容量分析

MIMO 系统的原理及容量分析 张大朋 （班级：011291，学号：01129016） Email:captaindp@https://www.wendangku.net/doc/af3187099.html, 电话：187xxxxxxxx Project website: 摘 要：本文简要讨论了无线通信系统中多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO ）这一技术的原理及性能。通过分析MIMO 系统的原理和在平坦衰落信道与频率选择性衰落信道条件下的容量，及与传统的单输入多输出（Single Input Multiple Output,SIMO ）系统容量的比较，论证了这一技术对无线通信的系统容量的提高。 关键词：MIMO ；系统容量；无线通信 Principle and Capacity Analysis of MIMO System Dapeng Zhang (Class:011291，Student No:01129016) Email: captaindp@https://www.wendangku.net/doc/af3187099.html, Telephone number:187xxxxxxxx Project website: Abstract:This article briefly discusses the instrument and performance of Multiple-Input Multiple-Output( MIMO) in wireless communication system.By analyzing the principle and the performance of MIMO systems in the condition of flat fading channel and frequency selective fading channel capacity and comparing MIMO with Single Input Multiple Output(SIMO) system,proving that this technology improved the capacity of wireless communications. Key words:MIMO;system capacity;wireless communications 1 引言 在传统的无线通信系统中，发射端和接收端通常是各使用一根天线，这种单天线系统也称为单输入和单输出（Single Input Single Output ，SISO ）。对于这样的系统，C.E.Shannon （1916-2001）于1948年在《通信的数学理论》]1[中提出了一个信道容量的计算公式：)/1(log 2N S B C +=，其中B 代表信道带宽，N S /代表接收端信噪比。用B 归一化后，得到的带宽利用率)/1(log 2N S +=η，它确定了在有噪声的信道中进行可靠通信的上限速率。以后的电信工作者无论使用怎样的调制方案和信道编码方法，只能一点点地接近它，却无超越它，Shannon 速率成了现代无线通信发展的一大瓶颈。提高频谱使用效率的一种重要方法是采用分集技术。单输入多输出（Single Input Multiple Output,SIMO ）系统采用最佳合并的接收分集技术，通常能够改善接收端信噪比（Signal Noise Ratio ，SNR ），从而提高信道的容量和频谱的使用效率。在多输入单输出（Multiple Input Single Output,MISO ）系统，如果发射端不知道信道的状态信息，无法在发射天线中采用波束形成技术和自适应分配发射功率，信道容量的提高不明显。SIMO 和MISO 技术的发展自然演变成多输入多输出（Multiple Input Multiple Output ，MIMO ）技术，即在无线链路的两端都使用多根天线，Bell 实验室的学者E.Telatar ]2[和J.Foshinin ]3[分别证明了MIMO 系统与SIMO 和MISO 系统相比，可以取得巨大的信道容量，也突破了传统的SISO 信道容量的瓶颈，将信道容量提升了几个数量级，是

MIMO系统原理与标准概述.

MIMO系统原理与标准概述 【文章摘要】在过去几年中，无线业务变得越来越重要，同时对更高网络容量和更高性能的需求不断增长。几种选择方式如更高带宽、优化的调制方式甚至代码复用系统实际上提高频谱效率的潜力有限。MIMO系统通过采用天线阵列，利用空间复用技术来提高所使用带宽的效率。 对更高网络容量和更高无线网络性能的需求是不变的。多输入多输出(MIMO)系统能极大地改善频谱效率，因此MIMO将在很多未来的无线通信系统中扮演重要角色。本文将概述MIMO系统的原理和这些系统的标准化。 在过去几年中，无线业务变得越来越重要，同时对更高网络容量和更高性能的需求不断增长。几种选择方式如更高带宽、优化的调制方式甚至代码复用系统实际上提高频谱效率的潜力有限。MIMO系统通过采用天线阵列，利用空间复用技术来提高所使用带宽的效率。 MIMO系统利用来自一个信道的多个输入和多个输出。这些系统是用空间分集和空间复用定义的。空间分集分为Rx和Tx分集。信号的副本从另外一个天线发送或在多个天线处接收。采用空间复用，系统能在一个频率上同时传输一个以上的空间数据流。MIMO是在802.11n、802.16-2004和802.16e以及3GPP中制定的。包含MIMO的更新的标准是IEEE802.20和802.22。本应用笔记将概述MIMO系统的原理以及这些系统的标准化。本文将用到WCDMA、OFDM和天线阵列的基础知识。 MIMO信道 非MIMO系统用几个频率通过多个信道链接。MIMO信道具有多个链路，工作在相同的频率。该技术的挑战是所有信号路径的分离和均衡。信道模型包括具有直接和间接信道分量的H矩阵。直接分量(例如h11)描述信道平坦度，而间接分量(例如h21)代表信道隔离。发送信号用s代表，接收信号用r代表。时间不变的窄带信道定义为： 了解H对于解码来说是必要的，并通过一个已知的训练序列估计。如果接收器将信道近似值发送到发送器，则可以用来进行预编码。预编码能改善MIMO性能。 香农推出了下列公式，可以计算理论信道容量。

空时编码技术上课讲义

空时编码技术 空时编码STC (Space-Time Coding) 技术在无线通信领域引起了广泛关注,空时编码的概念是基于Winters 在20世纪80年代中期所做的关于天线分集对于无线通信容量的重要性的开创性工作。空时编码是一种能获取更高数据传输率的信号编码技术，是空间传输信号和时间传输信号的结合，实质上就是空间和时间二维的处理相结合的方法。在新一代移动通信系统中，空间上采用多发多收天线的空间分集来提高无线通信系统的容量和信息率；在时间上把不同信号在不同时隙内使用同一个天线发射，使接收端可以分集接收。用这样的方法可以获得分集和编码增益，从而实现高速率的传输。现在是第三代移动通信系统中提高频谱利用率的一项技术。空时编码的有效工作需要在发射和接收端使用多个天线,因为空时编码同时利用时间和空间两维来构造码字,这样才能有效抵消衰落,提高功率效率；并且能够在传输信道中实现并行的多路传送,提高频谱。需要说明的是,空时编码技术因为属于分集的范畴,所以要求在多散射体的多径情况下应用,天线间距应适当拉开以保证发射、接收信号的相互独立性,以充分利用多散射体所造成的多径。 1 空时编码技术及其分类 空时编码在不同天线所发送的信号中引入时间和空间的相关性,从而不用牺牲带宽就可以为接收端提供不编码系统所没有的分集增益和编码增益。空时编码的基本工作原理如下:从信源给出的信息数据流,到达空时编码器后,形成同时从许多个发射天线上发射出去的矢量输出,称这些调制符号为空时符号(STS) 或者空时矢量符(STVS) 。与通常用一个复数表示调制符号类似(复的基带表示) ,一个空时矢量符STVS可以表示成为一个复数的矢量,矢量中数的个数等于发射天线的个数。目前提出的空时编码方式主要有： ⑴正交空时分组码OSTBC (Orthogonal Space2 Time Block Coding) ； ⑵贝尔分层空时结构BLAST(Bell Layered Space2Time Architecture) ； ⑶空时格型编码STTC(Space2Time Trellis Coding) ； 这3类接收机需要已知信道传输系数的空时编码,另外还有适于少数不知道信道传输系数情况的有效期分空时编码。 2 典型的空时码 2．1 空时分组码 正交空时分组编码(OSTBC) 包括两大类: ⑴空时发射分集(STTD) ,最初上Alamouti 于1998 年以两个发射天线的简单发射分集技术为例提出,其基本思想类似于接收分集中的最

MIMO技术

MIMO技术 摘要 多输入多输出技术（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线 和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。 为满足未来全球通信在高速移动、增强数据速率等方面的需求，MIMO技术被得以运用，其在提高信道容量，以及提高信道的可靠性、降低误码率方面发挥了极大作用。 提高信道容量是利用MIMO信道提供的空间复用增益；提高信道的可靠性和降低误码率是利用MIMO信道提供的空间分集增益。同时MIMO将多径无线信道与发射、接收视为一个整体进行优化，从而实现较高的通信容量和频率利用率。 原理 一、MIMO系统的原理 图1MIMO系统的一个原理框图 页脚内容1

发射端通过空时映射将要发送的数据信号映射到多根天线上发送出去，接收端将各根天线接收到的信号进行空时译码从而恢复出发射端发送的数据信号。根据空时映射方法的不同，MIMO技术大致可以分为两类：空间分集和空间复用。空间分集是指利用多根发送天线将具有相同信息的信号通过不同的路径发送出去，同时在接收机端获得同一个数据符号的多个独立衰落的信号，从而获得分集提高的接收 可靠性。举例来说，在慢瑞利衰落信道中，使用一根发射天线n 根接收天线，发送信号通过 n 个不同 的路径。如果各个天线之间的衰落是独立的，可以获得最大的分集增益为n 。对于发射分集技术来说，同样是利用多条路径的增益来提高系统的可靠性。在一个具有m根发射天线n 根接收天线的系统中，如果天线对之间的路径增益是独立均匀分布的瑞利衰落，可以获得的最大分集增益为mn。目前在MIMO 系统中常用的空间分集技术主要有空时分组码（Space Time Block Code，STBC）和波束成形技术。STBC 是基于发送分集的一种重要编码形式，其中最基本的是针对二天线设计的Alamouti方案，具体编码过程如图2所示。 二、Alamouti 编码过程示意 图2 Alamouti编码过程示意图 可以发现STBC方法，其最重要的地方就是使得多根天线上面要传输的信号矢量相互正交，如图2-19中x 1和x 2的内积为0，这时接收端就可以利用发送端信号矢量的正交性恢复出发送的数据信号。使用 页脚内容2

MIMO-OFDM技术概述

MIMO-OFDM技术概述

MIMO-OFDM技术概述 摘要 现代信息社会中,人们对宽带移动通信系统的数据需求量日益增长。为此，未来宽带移动通信系统必须提供更高的传输速率和更优的服务质量。MIMO技术能够利用信号的空时频域特性，可以很好地对抗平坦衰落信道，但对频率选择性信道却无能为力，而OFDM技术可以将频率选择性衰落转化为平坦衰落，MIMO和OFDM两种技术的结合和相互补充，既可以很好地解决未来无线宽带通信系统中信道多径衰落和带宽效率的问题，又能够提高系统容量和传输可靠性，因此采用MIMO 技术的OFDM 系统是现代移动通信的核心技术。本文首先介绍正交频分复用（OFDM）技术和多输入多输出（MIMO）系统的基本原理，简述MIMO-OFDM 技术及其特点，并初步探讨了MIMO-OFDM 系统的关键技术。 关键词：多输入多输出；正交频分复用；MIMO-OFDM；载波；编码 一、引言 正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)是一种特殊的多载波传输方案，它可以被看作是一种调制技术，也可以被当作是一种复用技术。多载波传输把数据流分解成若干比特流，这样每个子数据将具有低得多的比特速率，用这样的低比特速率形成的低速率多状态符号去调制相应的子载波，这构成了多个低速率符号并行发送的传输系统。OFDM是对多载波调制(Multi Carrier Modulation)的一种改进，它的特点是各子载波相互正交，所以扩频后的频谱可以相互重叠，不但减小了子载波间的相互干扰，还大大提高了频谱利用率，可以有效地抵抗频率选择性衰落。 多输入多输出(MIMO)技术是指利用多发送和多接收天线进行空间分集的技术，是无限移动通信领域智能天线技术的重大突破。在无线通信领域，对MIMO的研究源于对多个天线阵元空间分集的性能研究。从20世纪80年代开始，研究学者发现与合并技术结合的多天线空间分集可进一步改善无线链路性能并增加系统容量，Salzzai研究了单用户MIMO高斯信道，以两径传播信道模型分析了空间分集对信道容量和容量分布的影响。Winters讨论了干扰受限的无线系统中，利用多天线空间分集所能带来的容量增益，并明确地指出了增加分集天线数目可以增加系统容量。多输入多输出系统充分开发空间资源，利用多

MIMO空时编码技术研究

MIMO 空时编码技术研究 学号：1123333333 姓名：XXXX 摘要：无线通信系统的目标是实现无所不在的、高速、可靠的移动多媒体传输。由多发射和多接收天线组成的多输入多输出MIMO （Multiple-Input Multiple-Output ）技术正是在不牺牲发射功率和信号带宽的条件下，达到这一目标的有效技术之一。MIMO 技术在无线通信链路两端均使用多根天线，可以充分利用无线传播中的多径传输，使频谱利用率和链路可靠性得到极大的提高。与MIMO 技术紧密相关的就是空时编码，本文将介绍常见的三种空时编码技术：分层空时编码、空时网格编码和分组空时编码的性能和复杂度，最后对三种编码方案的优缺点进行总结比较。 关键词：MIMO ；空时编码；分层空时码；空时网格码；分组空时码 一、 引言 随着无线通信技术的发展,目前第三代移动通信的各种标准和规范已达成协议，并已经开始商用。虽然3G 可以比现有的主流移动通信技术的传输速率快上千倍，但3G 技术仍然存在一些局限性其在速率、服务质量和缝传输等方面的局限性也将日益显现。在此情况下，利用多发射和多接收天线阵列实现空分传输即MIMO （Multiple-Input Multiple-Output ），己成为继频分、时分传输手段之后，增加信道容量的重要手段。下图为MIMO 系统示意图。 发射天线接收天线

㈠ MIMO 对系统性能的改善 MIMO 技术通过在无线链路的发射端和接收端采用多天线阵列的方法，比之较为传统的SIMO(single-input-multiple-output)系统（传统的多天线仅仅用于基站）极大增加容量。SIMO 信道能够提供分集增益，阵列增益，去干扰增益。除了这些优点，MIMO 链路能在不增加额外的功率，在同样的频率带宽下开通并行空间数据通道或者信道，从而提供所谓的多路复用增益。在密集的多径导致天线不相关且信道满秩情况下，MIMO 链路提供的容量增益与发射和接收天线中的最小值成正比。 由于阵列增益，分集增益，空间分集增益，干扰的减少，使用MIMO 能使系统性能改善。 1. 阵列增益 通过接收和发射端的处理可获得阵列增益，且由于天线阵列的相干作用增加了平均接收信噪比。接收/发射天线阵列增益同天线数目有关，需要接收和发射端知道信道信息。通常，对于接收端，信道状态信息容易获得，但是对于发射端通常很困难。 2. 分集增益 在无线信道中信号功率是随机变动的，分集技术是十分有效地对抗多径衰落的技术。分集技术的发射信号通过多重独立衰落路径，例如在时间，频率，空间等。空间分集优于时间/频率分集的方式，因为空间分集不占用额外的传输时间或带宽。如果构成MIMO 信道的t M r M 条链路互相独立衰落且发射信号设计合理，接收端把到达信号汇集在一起，合成的信号和SISO 链路信号比较，其信号随机起伏幅度将减小。使用合适的发射信号设计方案，在发射端缺少信道状态信息情况下仍可使用扩展空间分集增益技术，诸如采用空时码编码。 3. 空间分集增益 在不增加额外功率和带宽情况下，MIMO 信道提供一种几乎是线性增加容量的方法。这种增益，称为空间分集增益。在有利的信道环境下，诸如强散射环境，接收端能够分辨出不同的数据流，由此得到容量的线性增加。 4. 减少干扰 由于在无线信道中频率复用导致了同频干扰。当使用多天线时，所需信号和同频信号间的空间差异性可以减少干扰。干扰的减少需要预知所需信号的信道状态信息，干扰信道的确切信息不必知道。也可以在发射端减少干扰，目标是信号

空时编码

笔记 （一）空时分组编码就是在空间域和时间域两维方向上对信号进行编码。 当天线的数目一定时，空时格码(STTC)的译码复杂度与天线的个数和数据速率成指数增长。为了解决译码复杂度的问题，Cadence公司的Alamouti首先提出了 一种使用两个发送天线的传输方法，采用两个发送天线和一个接收天线，这种算法的性能与采用最大比合并算法(一个发送天线，两个接收天线)的性能是相同的。具体算法介绍如下。 x及其共轭的线性组合。一个编码码字共有P个时刻，并按行由N副天线同时发送，即在第一个时刻发送第一行，第二个时刻发送第二行，依此类推。在第t 个时刻发送第t行，总共需P个时刻才可完成一个编码码字的发送。因此，矩阵的每一列符号实际是由同一副发送天线在不同时刻发送的。考虑到编码矩阵G 列之间的相互正交性，在同一副天线上发送出去的星座点符号与另外任意天线上发送出去的符号是正交的，故这类码称为正交空时分组码。 空时编码大致上有三种方式： 空时网格码（STTC） 空时块编码（STBC） 空时分层码（LSTC） （1）空时网格码（STTC）：空时网格码最早是由V.Tarokh等人提出的，该空时编码系统中，在接收端解码采用维特比译码算法。空时网格码设计的码子在不损失带宽效率的前提下，可提供最大的编码增益和分集增益。最大分集增益等于发射天线数。 （2）空时分组码（STBC）：空时网格码虽然能获得很大的编码增益和分集增益，但是由于在接收端采用维特比译码，其译码复杂度随着天线数和网格码状态数的增加成指数增加，因此在实际中应用有些困难。这就有了空时分组编码的出现。 空时分组码则是根据码子的正交设计原理来构造空时码子，空时分组码最早由Alamouti提出的。其设计原则就是要求设计出来的码子各行各列之间满足正交性。接收时采用最大似然检测算法进行解码，由于码子之间的正交性，在接收端只需做简单的线性处理即可。 （3）分层空时码（LSTC）：分层空时码最早是由贝尔实验室提出的一种MIMO 系统的空时编码技术，即BLAST系统。分层空时码有两种形式，对角分层空时码D-BLAST和垂直分层空时码V-BLAST。 V-BLAST系统处理起来较D-BLAST系统要简单。

MIMO技术教案

b 3 b 2 b 1 b 0 对应于天线1和天线2的STTD 信道编 1.2 MIMO 技术 MIMO （Multiple-Input Multiple-Output ）技术是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。 LTE 系统的下行 MIMO 技术支持2×2的基本天线配置。下行 MIMO 技术主要包括：空间分集、空间复用及波束成形3大类。与下行 MIMO 相同，LTE 系统上行 MIMO 技术也包括空间分集和空间复用。在 LTE 系统中，应用 MIMO 技术的上行基本天线配置为1×2，即一根发送天线和两根接收天线。考虑到终端实现复杂度的问题，目前对于上行并不支持一个终端同时使用两根天线进行信号发送，即只考虑存在单一上行传输链路的情况。 1.2.1 空间分集 空间分集分为发射分集、接收分集两种。 1. 发射分集 发射分集是在发射端使用多幅发射天线发射信息，通过对不同的天线发射的信号进行编码达到空间分集的目的，接收端可以获得比单天线高的信噪比。空间发射分集常用的技术包含空时发射分集（STTD ）、时间切换发射分集（TSTD ）、频率切换发送分集（FSTD ）、空频发射分集和循环延迟分集（CDD ）等。LTE 系统中，为了确保控制信道可靠传输，控制信道普遍采用发送分集方式传输。 （1） 空时发射分集 空时发射分集（STTD ）主要是指将空间分集与空时编码相结合的方案，它是目前最为广泛关注的分集方案，STBC 的主要思想是在空间和时间两个维度上安排数据流的不同版本，可以有空间分集和时间分集的效果，从而降低信道误码率，提高信道可靠性，如下图1-5所示。空时发射分集方法对信道衰落的抑制能力使它能够使用高阶的调制方式减少复用因子，用来提高系统容量。 天线1 信道比特 码比特 天线2 （2） 空频发射分集 图1-5 STTD 发射分集编码方式 空频发射分集将同一组数据承载在不同的子载波上面获得频率分集增益。SFBC （Space Frequency Block Code ，空频块码）的主要思想是在空间和频率两个维度上安排数据流的不同版本，可以有空间分集和频率分集的效果。两天线空频发射分集原理图如下1-6所示。 b 0 b 1 b 2 b 3 -b 2 -b 3 b 0 -b 1

MIMO天线

MIMO技术原理、概念、现状简介 多入多出(MIMO)或多发多收天线(MTMRA)技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破。该技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率，是新一代移动通信系统必须采 用的关键技术。 那么MIMO技术究竟是怎样的？ 实际上多进多出(MIMO)技术由来已久，早在1908年马可尼就提出用它来抗衰落。在70年代有人提出将多入多出技术用于通信系统，但是对无线移动通信系统多入多出技术产生巨大推动的奠基工作则是90年代由AT&T Bell实验室学者完成的。1995年Teladar给出了在衰落情况下的MIMO容量；1996年Foshinia给出了一种多入多出处理算法——对角-贝尔实验室分层空时(D-BLAST)算法；1998年Tarokh等讨论了用于多入多出的空时码；1998年Wolniansky等人采用垂直-贝尔实验室分层空时(V-BLAST)算法建立了一个MIMO实验系统，在室内试验中达到了20 bit/s/Hz以上的频谱利用率，这一频谱利用率在普通系统中极难实现。这些工作受到各国学者的极大注意，并使得多入多出的研究 工作得到了迅速发展。 一句话，MIMO(Multiple-Input Multiple-Out-put)系统就是利用多天线来抑制信道衰落。根据收发两端天线数量，相对于普通的SISO(Single-Input Single-Output)系统，MIMO还可以包括 SIMO(Single-Input Multi-ple-Output)系统和MISO(Multiple-Input Single-Output)系统。 MIMO的概念 通常，多径要引起衰落，因而被视为有害因素。然而研究结果表明，对于MIMO系统来说，多径可以作为一个有利因素加以利用。MIMO系统在发射端和接收端均采用多天线(或阵列天线)和多通道，MIMO的多入多出是针对多径无线信道来说的。图1所示为MIMO系统的原理图。传输信息流s(k)经过空时编码形成N个信息子流ci(k)，I=1，……，N。这N个子流由N个天线发射出去，经空间信道后由M个接收天线接收。多天线接收机利用先进的空时编码处理能够分开并解码这些数据子 流，从而实现最佳的处理。 图1 多入多出系统原理

MIMO技术的工作原理及其在无线通信中的应用

MIMO技术的工作原理及其在无线通信中的应用 当今社会是一个高效率的信息网络时代，随着科技的飞速发展，使人们对于数据信息的获取更加关注。对于不同发展的数据信息，比如：无线局域网、蜂窝通信等，它们的容量都呈不断增长的趋势。相比有线通信，无线网络传输系统存在很多不足和问题，使其获得的数据信息不可靠、不可信，直接影响着信息的传输速度以及质量。在不改变宽带、功率的情况下解决多径衰落，是目前数据传输系统中值得关注的问题。因此，引进MIMO技术以期解决问题，目前，MIMO技术得到了比较高的评价、被较为广泛的运用。 一、MIMO技术概述 从MIMO技术的历史发展来看，早在20世纪初，马可尼提出了MIMO技术，至今，此技术在已经发展了很多年，后来，1970年前后将其运用到了通信系统中，针对当时的通讯发展情况，这种技术的引进对于当时社会发展起到了巨大影响作用。20世纪90年代，无线通讯全球化，MIMO技术在很多领域得到很好的发展，比如：天线系统等。而后出现了复合技术，将此技术与平坦衰落并用，发挥了其重要价值。 从MIMO的概念角度来看，MIMO技术的中文全称为多输入多输

出系统，英文全称是Multiple-Input Multiple-Output，应用于天线无线通讯。在其发射信号与接收信号的位置采用几根发射天线与接收天线，以保证信号在发射信号端与接收信号端通过天线进行信号的良好传输、发射与接收，最终，提高数据信息传输质量[1]。MIMO技术可以通过采用空间的资源，不同天线进行多方面、多方位的发射与接收，更重要的是，它可以在不改变频率与功率的前提下，大幅度或者成倍的增大通讯系统的容量，此优点令MIMO技术成为通信系统的主力技术。 从MIMO的原理角度来看，MIMO技术是将多根发射、接收天线安装在相应的发射与接收端，从此实现发射与接收端的多根天线的数据信息传输与接收，此过程会大大提高数据通讯质量。在不改变频率与功率的基础上，充分的使用空间资源，实现多根天线发射、多根天线接收，从而，成倍数的提高通讯信息的容量。采用MIMO技术的过程中，无线通讯系统被反射出不同的信号，不同的信号会产生不同的空间流，而单输送系统仅可以一次接受或发送一个空间流，受到了局限，MIMO技术可以解决这样的问题，接收和发送多个空间流，全面掌控不同方位信号，提高容量、可靠性，从而提升资源的性能，扩宽了无线系统使用的范围。 二、MIMO技术运用于无线通讯

分层空时编码

摘要 空时编码技术是近几年来在通信领域新兴的研究方向，它主要用于解决高速无线通信下行传输问题。空时编码技术将信道编码技术与天线分集技术相结合，大幅度的增加了无线通信系统的容量，为无线传输提供了分集增益和编码增益，并且能够提供远高于传统单天线系统的频带利用率，为解决无线信道的带宽问题提供了一条新的解决途径。空时编码技术具有很高的频谱利用率和较好的通信质量，能够满足高速数据通信业务的要求。空时编码分为:分层空时编码、空时格型编码和酉空时编码、差分空时编码。 分层空时码（LSTC）(Layered Space-Time Coding)是最早提出的一种空时编码方式，又俗称贝尔实验室分层空时结构(BLAST, Bell Labs Layered Space-Tirrae )，是由贝尔实验室在1998年提出的一种利用多根发射天线实现数据流的多路并行无线传输的方法。BLAST的特点是系统结构简单，易于实现，频带利用率随着发射天线数目的增加而线性增加，它所能达到的传输速率是单天线系统无法想像的。分层空时码通过一维信号处理方法来处理多维信号，一般适于接收天线数多于发送天线数的无线MIMO系统。BLAST能提供一定的接收分集增益，但由于BLAST没有直接在空域上引入不同发射天线发送信号间的相关性，因此不提供发射分集增益，所以，从严格意义上讲分层空时码不能算作为一种真正的空时编码方法。BLAST根据信号构造方式的不同可以分为对角结构(D-BLAST)垂直结构( V-BLAST )和水平结构( H-BLAST )，D-BLAST接收端的检测复杂度高，但性能较好;而V-BLAST检测复杂度低，较为实用. 关键字: MIMO 空时编码空时分层编码 MATLAB

MIMO原理(理解空时编码)

MIMO信道 非MIMO系统用几个频率通过多个信道链接。MIMO信道具有多个链路，工作在相同的频率。该技术的挑战是所有信号路径的分离和均衡。信道模型包括具有直接和间接信道分量的H矩阵。直接分量(例如h11)描述信道平坦度，而间接分量(例如h21)代表信道隔离。发送信号用s代表，接收信号用r代表。时间不变的窄带信道定义为： 了解H对于解码来说是必要的，并通过一个已知的训练序列估计。如果接收器将信道近似值发送到发送器，则可以用来进行预编码。预编码能改善MIMO性能。 香农推出了下列公式，可以计算理论信道容量。 它包括了传输带宽f g和信噪比。大多数信道容量的改善都是基于带宽扩展或者其他调制。这些因素并不能很大地提高频谱效率。MIMO系统的香农容量又决定于天线的数量。M是最小的M T(发送天线的数量)或M R(接收天线的数量)，表示空间信息流的数量。例如，一个2x3的系统只能支持两个空间数据流，这个结果同样适用于2x4的系统。 对于MIMO，下面的公式给出容量的计算方法： MIMO容量随着天线的数量呈线性增加。不对称的天线星座分布(例如1x2或2x1)被称为接收或发送分集。在这些情况下容量(C Tx/Rx)随天线的数量呈对数形式的增长。 空间复用 通过一个以上的天线发送多组数据流称为空间复用。有两种类型必须考虑。 第一种类型为V-BLAST（Vertical Bell实验室分层空间-时间），它发送空间未编码的数据流，不需要考虑在接收器上对信号进行均衡处理。 第二种类型是通过空间-时间编码实现的。与V-BLAST相比，空间时间编码提供正交编码方式，因此是独立的数据流。V-BLAST方法不能分离数据流，因此会出现多个数据流的干扰(M SI)。这会使传输变得不稳定，而前向错误编码并不总是能解决这个问题。空间-时间编码信

MIMO技术的工作原理及其在无线通信中的应用复习过程

M I M O技术的工作原理及其在无线通信中的 应用

MIMO技术的工作原理及其在无线通信中的应用 当今社会是一个高效率的信息网络时代，随着科技的飞速发展，使人们对于数据信息的获取更加关注。对于不同发展的数据信息，比如：无线局域网、蜂窝通信等，它们的容量都呈不断增长的趋势。相比有线通信，无线网络传输系统存在很多不足和问题，使其获得的数据信息不可靠、不可信，直接影响着信息的传输速度以及质量。在不改变宽带、功率的情况下解决多径衰落，是目前数据传输系统中值得关注的问题。因此，引进MIMO技术以期解决问题，目前，MIMO技术得到了比较高的评价、被较为广泛的运用。 一、MIMO技术概述 从MIMO技术的历史发展来看，早在20世纪初，马可尼提出了MIMO技术，至今，此技术在已经发展了很多年，后来，1970年前后将其运用到了通信系统中，针对当时的通讯发展情况，这种技术的引进对于当时社会发展起到了巨大影响作用。20世纪90年代，无线通讯全球化，MIMO技术在很多领域得到很好的发展，比如：天线系统等。而后出现了复合技术，将此技术与平坦衰落并用，发挥了其重要价值。 从MIMO的概念角度来看，MIMO技术的中文全称为多输入多

输出系统，英文全称是Multiple-Input Multiple-Output，应用于天线无线通讯。在其发射信号与接收信号的位置采用几根发射天线与接收天线，以保证信号在发射信号端与接收信号端通过天线进行信号的良好传输、发射与接收，最终，提高数据信息传输质量[1]。MIMO技术可以通过采用空间的资源，不同天线进行多方面、多方位的发射与接收，更重要的是，它可以在不改变频率与功率的前提下，大幅度或者成倍的增大通讯系统的容量，此优点令MIMO技术成为通信系统的主力技术。 从MIMO的原理角度来看，MIMO技术是将多根发射、接收天线安装在相应的发射与接收端，从此实现发射与接收端的多根天线的数据信息传输与接收，此过程会大大提高数据通讯质量。在不改变频率与功率的基础上，充分的使用空间资源，实现多根天线发射、多根天线接收，从而，成倍数的提高通讯信息的容量。采用MIMO技术的过程中，无线通讯系统被反射出不同的信号，不同的信号会产生不同的空间流，而单输送系统仅可以一次接受或发送一个空间流，受到了局限，MIMO技术可以解决这样的问题，接收和发送多个空间流，全面掌控不同方位信号，提高容量、可靠性，从而提升资源的性能，扩宽了无线系统使用的范围。 二、MIMO技术运用于无线通讯

MIMO无线通信系统中的空时编码与预编码研究.doc

MIMO无线通信系统中的空时编码与预编码研究多输入多输出(MIMO)系统因为在容量和分集方面的卓越性能,成为未来无线通信系统的发展方向。近十年来,针对MIMO系统的通信技术,如空时编码、空间复用和空分多址,成为无线通信领域的研究热点并取得很多进展。本论文研究了MIMO系统中的差分空时编码技术、单载波频域均衡技术、多用户下行链路预编码技术以及用户调度技术。 论文的主要创新点列举如下:1.提出了用发射信号矩阵的幅度分量传递多个比特以提高频谱效率的差分空时编码方案,并针对该方案推导了利用相邻的两个编码周期的接收信号的差分检测算法,以及对发射信号矩阵幅度分量的序列检测算法。针对采用QAM信息字符构造差分编码矩阵的差分空时块码,提出了一种避免信道能量估计的差分检测算法。2.针对发射天线数为偶数的系统,提出了一种降低接收机计算复杂度的差分酉空时编码方案,该方案利用Alamouti空时码的正交特性和循环群的设计构造差分空时编码矩阵,能实现最大的天线分集。 同传统的采用对角信号矩阵的差分酉空时编码相比,所提方案在接收端的差分检测需要搜索的酉矩阵个数大大减少,且由于所采用的循环群中的酉矩阵的维数和个数都减少了,从而也简化了设计并提高了检测性能。3.针对存在衰落相关性的MIMO信道,提出了利用衰落相关性信息设计差分空时块码的初始化矩阵的方法,设计准则是使差分检测的平均成对错误概率的上界达到最小。最优的设计同时考虑发射端和接收端的衰落相关阵,但需要采用数值方法求解。 通过忽略接收端的相关性,可以得到有闭合表达式的次优设计,其性能接近最优设计。4.针对快时变MIMO信道,利用时变信道的基扩展模型,提出了一种块差分空时编码方法。该方法利用基扩展模型中各复指数基的系数在一个块内为恒

mimo技术有什么用_mino技术原理解析

mimo技术有什么用_mino技术原理解析 所谓的MIMO，就字面上看到的意思，是MulTIple Input MulTIple Output（多入多出）的缩写，大部分您所看到的说法，都是指无线网络讯号通过多重天线进行同步收发，所以可以增加资料传输率。 然而比较正确的解释，应该是说，网络资料通过多重切割之后，经过多重天线进行同步传送，由于无线讯号在传送的过程当中，为了避免发生干扰起见，会走不同的反射或穿透路径，因此到达接收端的时间会不一致。为了避免资料不一致而无法重新组合，因此接收端会同时具备多重天线接收，然后利用DSP重新计算的方式，根据时间差的因素，将分开的资料重新作组合，然后传送出正确且快速的资料流。 由于传送的资料经过分割传送，不仅单一资料流量降低，可拉高传送距离，又增加天线接收范围，因此MIMO技术不仅可以增加既有无线网络频谱的资料传输速度，而且又不用额外占用频谱范围，更重要的是，还能增加讯号接收距离。所以不少强调资料传输速度与传输距离的无线网络设备，纷纷开始抛开对既有Wi-Fi联盟的兼容性要求，而采用MIMO 的技术，推出高传输率的无线网络产品。 mimo技术的作用无线电发送的信号被反射时，会产生多份信号。每份信号都是一个空间流。使用单输入单输出（SISO）的系统一次只能发送或接收一个空间流。MIMO允许多个天线同时发送和接收多个空间流，并能够区分发往或来自不同空间方位的信号。MIMO 技术的应用，使空间成为一种可以用于提高性能的资源，并能够增加无线系统的覆盖范围。提高信道的容量 MIMO接入点到MIMO客户端之间，可以同时发送和接收多个空间流，信道容量可以随着天线数量的增大而线性增大，因此可以利用MIMO信道成倍地提高无线信道容量，在不增加带宽和天线发送功率的情况下，频谱利用率可以成倍地提高。 提高信道的可靠性 利用MIMO信道提供的空间复用增益及空间分集增益，可以利用多天线来抑制信道衰落。多天线系统的应用，使得并行数据流可以同时传送，可以显著克服信道的衰落，降低误码

正交空时分组编码的仿真与分析

***************** 实践教学 ***************** 兰州理工大学 计算机与通信学院 2013年春季学期 创新课程设计 题目：正交空时分组编码的仿真与分析 专业班级： 姓名： 学号： 指导教师： 成绩：

作为一种新的通信信号处理技术和方法,自从空时编码提出以来,全球无线通信领域内掀起了研究空时编码的热潮。本次设计采用正交空时分组编码对无线通信的特性进行仿真与分析。数据经过空时编码后,编码数据分为多个支路数据流,分别经过多个发射天线同时发射出去；接收端的最大似然译码可以通过把不同天线发射的数据解偶来得到更简单的实现形式,利用的是空时码字矩阵的正交性从而得到基于线性处理的最大似然译码算法。最后利用MALAB软件绘制各种情况下的信噪比和误比特率图形。 关键词：信号处理；无线通信；空时分组；最大似然

前言 (1) 一、基于MIMO的空时编码的基本原理 (2) 1.1MIMO技术简介 (2) 1.2瑞利衰落 (2) 1.3空时编码技术 (3) 1.4空时编码技术及其分类 (4) 1.4.1空时发射分集(STTD) (4) 1.4.2正交发射分集(OTD) (5) 二、空时分组编码和译码的实现与仿真 (6) 2.1空时分组编码 (6) 2.2空时分组编码和译码 (6) 2.2.1空时分组编码器的实现 (6) 2.2.2空时分组译码器的实现 (6) 2.3仿真结果及分析 (10) 2.3.1 MPSK调制的仿真函数 (10) 2.3.2 最大似然检测的仿真函数 (11) 2.3.3 瑞利衰落信道的仿真函数 (11) 2.3.4 两根接收天线数目的仿真结果 (12) 总结 (13) 参考文献 (14) 致谢 (15) 附录 (16)

MIMO技术原理、概念、现状简介

MIMO技术原理、概念、现状简介/ 2008-01-28 16:09 多入多出(MIMO，Multiple-Input Multiple-Out-put)或多发多收天线(MTMRA，M ultiple Transmit Multiple Receive Antenna)技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破。该技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率，是新一代移动通信系统必须采用的关键技术。 那么MIMO技术究竟是怎样的？ 实际上多进多出（MIMO）技术由来已久，早在１９０８年马可尼就提出用它来抗衰落。在70年代有人提出将多入多出技术用于通信系统，但是对无线移动通信系统多入多出技术产生巨大推动的奠基工作则是90年代由AT&T Bell实验室学者完成的。1995年Teladar给出了在衰落情况下的MIMO容量；1996年Foshinia给出了一种多入多出处理算法——对角-贝尔实验室分层空时 (D-BLAST)算法；1998年Tarokh等讨论了用于多入多出的空时码；1998年Wolniansky等人采用垂直-贝尔实验室分层空时(V-BLAST)算法建立了一个MIMO 实验系统，在室内试验中达到了20 bit/s/Hz以上的频谱利用率，这一频谱利用率在普通系统中极难实现。这些工作受到各国学者的极大注意，并使得多入多出的研究工作得到了迅速发展。 一句话，MIMO（Multiple-Input Multiple-Out-put）系统就是利用多天线来抑制信道衰落。根据收发两端天线数量，相对于普通的SISO（Single-Input Single-Output）系统，MIMO还可以包括SIMO（Single-Input Multi-ple-Output）系统和MISO（Multiple-Input Single-Output）系统。 MIMO的概念 通常，多径要引起衰落，因而被视为有害因素。然而研究结果表明，对于MIMO系统来说，多径可以作为一个有利因素加以利用。MIMO系统在发射端和接收端均采用多天线(或阵列天线)和多通道，MIMO的多入多出是针对多径无线信道来说的。图1所示为MIMO系统的原理图。传输信息流s(k)经过空时编码形成N个信息子流ci(k)，I=1，……，N。这N个子流由N个天线发射出去，经空间信道后由M个接收天线接收。多天线接收机利用先进的空时编码处理能够分开并解码这些数据子流，从而实现最佳的处理。 图1 多入多出系统原理 特别是，这N个子流同时发送到信道，各发射信号占用同一频带，因而并未增加带宽。若各发射接收天线间的通道响应独立，则多入多出系统可以创造多个

MIMO信道容量的仿真分析解析

数字移动通信与个人通信论文题目：MIMO系统信道容量的研究 学生姓名李其信 学号201120952 院系信息科学与技术学院 专业信号与信息处理

MIMO系统信道容量的研究 李其信 （西北大学信息科学与技术学院，陕西西安 710127） 摘要：本文首先对MIMO技术进行了简要介绍。其次，从信息论角度研究了MIMO系统的信道容量，对 平均分配天线发射功率下的几种典型系统(SISO、MISO、SIMO、MIMO)的平均信道容量进行了分析和比 较，并对两类特殊的MIMO信道（全1信道和正交信道）的容量进行了特殊的分析，得到了信道容量的计 算公式。同时给出了当发射天线和接收天线数很大时的MIMO信道极限容量的估算方法。 关键词：多输入多输出（MIMO）系统；信道容量； 中图分类号：文献标识码：A文章编号：1001-2400(2XXX)0X-0-0 Research on the Capaity for MIMO System LI QI-xin ( College of Information Science and T echnology, Northwest University, Xi’a n 710127, China) Abstract: In this paper,firstly,it gives a brief introduction of MIMO technology. Secondly,some average capacities of several typical systems，such as SlSO，MISO，SIMO，MIMO，are theoretically analyzed and simulated from the point ofview of information theory．The difference among those typical systems is compared and the relationship between the capacity and different schemes of distributing power are discussed．And two types of special MIMO channel (all channels and orthogonal channel) capacity for a special analysis was calculated channel capacity.It gives the limit estimating method when the mumber of the transmitting and receiving antennas of MIMO. Key W ords: MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) channel capacity 随着信息技术，尤其是互联网技术的迅猛发展，信息的载体形式由传统的文字形式向多媒体形传统的无线通信系统是采用单一发射天线和单一接收天线的通信系统，即所谓的SISO天线系统。SISO天线系统在信道容量上具有一个通信上不可突破的瓶颈--Shannon容量限制。不管采用何种调制技术、编码策略或其他方法，无线信道总是给无线通信作了一个实际的物理限制。这一点在当前无线通信市场中形势尤为严峻，因为用户对更高的数据率的需求是非常迫切的[1-3]，必须进一步提高无线通信系统的容量。可以实现这个目标的方法有很多，如加大系统发射功率、设置更多的基站、拓宽带宽和提高频谱利用效率等。加大系统发射功率姑且不论可能引起人的健康状况的变化，对硬件设计者来说这也是非常困难的，因为功放器件在大功率区域下的线性工作特性是很难设计的。另外，散热及发射功率的加大所引起的功率消耗也是移动终端要考虑的问题。增设基站意味着采用更多的蜂窝，这是提高容量代价最大的办法。由于目前的实际无线应用市场仍是在UMTS和WLAN之间，是微波频带(UMTS大约为2GHz，WLAN技术的ISM频带为2～5GHz)，加大带宽，如利用毫米波频带，就会导致与现行系统具有非常大的兼容性问题，其代价也是很昂贵的，因此更高频段的使用在近期内不是提高无线通信系统容量的最佳方法。 目前在众多的信号处理技术中，最引人注目的是MIMO技术[4]，研究表明在多径环境中，采用收发多天线空时编码系统(MIMO系统)在不增加信号带宽及发射功率的前提下可以使频谱效率得以成倍提高，从而提高信道容量。因此，MIMO技术将是新一代无线通信的关键技术之一。 1